船舶海洋結構物運動及阻力測試裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術的目的在于提供船舶海洋結構物運動及阻力測試裝置，包括縱蕩運動滑軌、橫蕩運動滑軌、升沉桿、縱向運動滑車、橫向運動滑車，縱向運動滑車安裝在縱蕩運動滑軌上，橫向運動滑車安裝在橫蕩運動滑軌上，所述的橫蕩運動滑軌、橫蕩運動滑軌、橫向運動滑車均有兩個，兩個縱蕩運動滑軌上下布置、安裝在兩個橫向運動滑車之間，兩個橫蕩運動滑軌通過兩根桿組成四邊形結構，升沉桿安裝在縱向運動滑車上、其端點位于被測海洋結構物重心并與被測海洋結構物相連，升沉桿上安裝線位移傳感器。本實用新型專利技術可以同時測量船舶海洋結構物在波浪中的橫搖、縱搖、首搖、垂蕩、縱蕩和橫蕩6個自由度的耦合運動及波浪中的阻力。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及的是一種測量裝置，具體地說是船舶耐波性領域的測量船體運動的測量裝置。
技術介紹
船舶耐波性水池模型試驗需要測量船舶海洋結構物在波浪中的橫搖、縱搖、首搖、垂蕩、縱蕩和橫蕩6個自由度的耦合運動及波浪中的阻力。如果只考慮迎浪、隨浪和橫浪時則只需考慮四個自由度，此時可以限制其它兩個自由度而采用拘束模試驗。而當船舶海洋結構物斜浪航行時，在波浪的作用下產生的六自由度耦合運動較明顯，如果采用拘束模試驗，其結果必定與實際情況有所出入。但對于一些復雜水動力問題，拘束模與半拘束模試驗的作用也是不可替代的。船舶海洋結構物在斜浪時受到的波浪激勵可以通過理論計算和模型試驗兩種方法得到。 英國格拉斯哥與斯特拉思克萊德大學和雅典國立技術大學的研究者Ayaza等(2006年)研究了船舶海洋結構物在迎浪、隨浪及斜浪中的運動情況，他們采用拘束模試驗測量了船舶海洋結構物模型在迎浪、隨浪及斜浪等工況下六個自由度的運動及波浪誘導力(矩)，與理論計算結果基本一致。然后又采用自航模試驗，測量了船舶海洋結構物模型在不同波浪方向的運動情況，與理論計算結果略有差異但趨勢一致。瑞典國家哥德堡船模實驗水池(SSPA)的Hua等(2003年)采用半拘束模試驗技術抑制橫蕩與首搖兩個自由度的運動，同時采用測力元件測量這兩個自由度的力與力矩。對一條高速船在規則波中隨浪和斜浪工況進行了流體動力系列試驗，探討該船的航運安全性，并建立了隨浪和斜浪一階波導縱蕩、橫蕩力和首搖力矩的半經驗計算公式，計算結果與模型試驗結果符合較好。通過他們的研究可以看出，拘束模與半拘束模試驗對模型斜浪運動的測量與自航模略有差異，但趨勢一致且與理論計算結果相符，試驗結果較自航模實驗偏大，對艦船設計而言更趨于安全。
技術實現思路
本技術的目的在于提供可以同時測量船舶海洋結構物在波浪中的橫搖、縱搖、首搖、垂蕩、縱蕩和橫蕩6個自由度的耦合運動及波浪中的阻力的船舶海洋結構物運動及阻力測試裝置。本技術的目的是這樣實現的本技術船舶海洋結構物運動及阻力測試裝置，其特征是包括縱蕩運動滑軌、橫蕩運動滑軌、升沉桿、縱向運動滑車、橫向運動滑車、橫蕩彈簧預緊力裝置、縱蕩彈簧預緊力裝置、橫蕩傳感器、縱蕩傳感器、線位移傳感器，縱向運動滑車安裝在縱蕩運動滑軌上，橫向運動滑車安裝在橫蕩運動滑軌上，所述的橫蕩運動滑軌、橫蕩運動滑軌、橫向運動滑車均有兩個，兩個縱蕩運動滑軌上下布置、安裝在兩個橫向運動滑車之間，兩個橫蕩運動滑軌通過兩根桿組成四邊形結構，升沉桿安裝在縱向運動滑車上、其端點位于被測海洋結構物重心并與被測海洋結構物相連，橫蕩彈簧預緊力裝置包括安裝在桿上的彈簧和繩，縱蕩彈簧預緊力裝置包括安裝在橫蕩運動滑軌上的彈簧和繩，橫蕩彈簧預緊力裝置連接橫向運動滑車，縱蕩彈簧預緊力裝置連接縱向運動滑車，橫向運動滑車安裝橫蕩傳感器，縱向運動滑車安裝縱蕩傳感器，升沉桿上安裝線位移傳感器。本技術還可以包括I、還包括縱搖角度測量傳感器、縱搖轉軸、橫搖角度測量傳感器、橫搖轉軸、首搖角度測量傳感器、首搖轉軸、阻力測量傳感器，升沉桿上安裝阻力測量傳感器，升沉桿的端點安裝縱搖轉軸、橫搖轉軸，縱搖轉軸、橫搖轉軸形成十字交叉軸，縱搖轉軸與橫蕩運動滑軌平行，縱搖轉軸、橫搖轉軸分別連接縱搖角度測量傳感器、橫搖角度測量傳感器，首搖轉軸與被測海洋結構物地板固定，首搖轉軸連接首搖角度測量傳感器。2、橫蕩運動滑軌上安裝限制橫向運動滑車運動的橫蕩限位與鎖定裝置，縱蕩運動滑軌上安裝限制縱向運動滑車運動的縱蕩限位與鎖定裝置，橫搖轉軸安裝限制橫搖轉軸運動的橫搖限位與鎖定裝置，縱搖轉軸安裝限制縱搖轉軸運動的縱搖限位與鎖定裝置，首搖轉軸安裝限制首搖轉軸運動的首搖限位與鎖定裝置，升沉桿上安裝限制升沉桿運動的升沉 限位與鎖定裝置。本技術的優勢在于本技術可以同時測量船舶海洋結構物在波浪中的橫搖、縱搖、首搖、垂蕩、縱蕩和橫蕩6個自由度的耦合運動及波浪中的阻力。附圖說明圖I為本技術的為本裝置的正視圖；圖2為本裝置的俯視圖；圖3為本裝置的船模縱搖、橫搖、首搖運動實現與測量裝置及測力裝置圖；圖4為本裝置的船模縱蕩運動實現裝置圖；圖5為本裝置的船模升沉運動實現與測量裝置圖；圖6為測量系統框圖。具體實施方式以下結合附圖舉例對本技術做更詳細地描述結合圖I 6，該裝置包括縱蕩運動滑軌10、橫蕩運動滑軌19、升沉桿4、縱向運動滑車3、橫向運動滑車17、縱搖限位與鎖定裝置20、縱搖角度測量傳感器21、橫搖角度測量傳感器23、首搖角度測量傳感器27、首搖限位與鎖定裝置28、測力天平29、線位移傳感器31、升沉運動滑車32。縱蕩運動滑軌10、橫蕩運動滑軌19是按平行四邊形四端點鉸鏈而成，當上邊固定時其運動特點是下邊只能平移而不能轉動，這樣就保證升沉桿4始終處于鉛垂位置。升沉桿4可以在鉛垂方向上滑動，其運動范圍是±250mm。升沉桿4的下端與船舶海洋結構物15重心位置處的鉸鏈連接，允許船舶海洋結構物15有三個方向旋轉的自由(縱搖、橫搖、首搖)，并以升沉桿4為角位移的測量基準。其運動幅值限于縱搖±15°、橫搖±50°、首搖±5°。縱向運動滑車3可以在專設的縱向運動滑軌10上運動以跟蹤船舶海洋結構物15的縱蕩運動，有一套伺服系統使滑輪與船舶海洋結構物15保持基本上同步運動，縱向運動滑車3縱蕩運動的范圍可達±300_。與此類似的橫向運動滑車17是用來跟蹤船舶海洋結構物15的橫向運動，其范圍是±200mm。兩套運動滑輪的控制信號均來源于縱蕩運動滑軌10和橫蕩運動滑軌19的偏轉角。當船舶海洋結構物15做縱蕩或橫蕩運動時，首先通過升沉桿4帶動縱蕩運動滑軌10和橫蕩運動滑軌19發生偏轉角，這個角度信號經過放大、濾波、調制之后推動伺服系統的執行電機，使縱向運動滑車3和橫向運動滑17朝著消除偏轉角的方向移動，縱搖限位與鎖定裝置20限制縱搖轉軸22運動，縱搖轉軸22、橫搖轉軸24分別連接縱搖角度測量傳感器21、橫搖角度測量傳感器23，首搖轉軸26連接首搖角度測量傳感器27，首搖限位與鎖定裝置28限制首搖轉軸26運動，線位移傳感器31測量升沉桿4位移。船舶海洋結構物的縱搖角和橫搖角是通過連接在船舶海洋結構物15重心處的鉸鏈實現的，其角度可通過鉸鏈的轉動進行測量。船舶海洋結構物15重心處的鉸鏈連接升沉桿4，通過桿4的運動可測量其升沉量，桿4的重量可計算在船舶海洋結構物15上。另外通過升沉桿4可牽引船舶海洋結構物15航行。由于模型在波浪中縱蕩與橫蕩過程中存在恢復力矩，因此加裝縱蕩彈簧5與橫蕩彈簧16，其彈簧系數要與船舶海洋結構物和波浪力相匹配，以便達到最少影響船舶海洋結構物運動的目的。I.縱搖運動實現與測量裝置縱搖運動機構12安裝在阻力傳感器11下法蘭上，轉動軸兩端安裝精密軸承，安裝一對精密齒輪，主動輪安裝在轉動軸22上，從動輪安裝在電位計軸上，當船舶海洋結構物15縱向搖動時，轉軸22隨著船舶海洋結構物15轉動，帶動齒輪傳動，從而使從動輪帶動電位計軸轉動，電位計輸出電信號。2.橫搖運動實現與測量裝置橫搖運動機構13安裝在縱搖運動機構12上，它的轉動軸24安裝在縱搖機構12轉動軸22上，兩轉動軸22、24在同一水平面內形成十字交叉軸。其交點是船舶海洋結構物15的重心。實驗時，將橫搖鎖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
船舶海洋結構物運動及阻力測試裝置，其特征是：包括縱蕩運動滑軌、橫蕩運動滑軌、升沉桿、縱向運動滑車、橫向運動滑車、橫蕩彈簧預緊力裝置、縱蕩彈簧預緊力裝置、橫蕩傳感器、縱蕩傳感器、線位移傳感器，縱向運動滑車安裝在縱蕩運動滑軌上，橫向運動滑車安裝在橫蕩運動滑軌上，所述的橫蕩運動滑軌、橫蕩運動滑軌、橫向運動滑車均有兩個，兩個縱蕩運動滑軌上下布置、安裝在兩個橫向運動滑車之間，兩個橫蕩運動滑軌通過兩根桿組成四邊形結構，升沉桿安裝在縱向運動滑車上、其端點位于被測海洋結構物重心并與被測海洋結構物相連，橫蕩彈簧預緊力裝置包括安裝在桿上的彈簧和繩，縱蕩彈簧預緊力裝置包括安裝在橫蕩運動滑軌上的彈簧和繩，橫蕩彈簧預緊力裝置連接橫向運動滑車，縱蕩彈簧預緊力裝置連接縱向運動滑車，橫向運動滑車安裝橫蕩傳感器，縱向運動滑車安裝縱蕩傳感器，升沉桿上安裝線位移傳感器。

【技術特征摘要】
1.船舶海洋結構物運動及阻力測試裝置，其特征是包括縱蕩運動滑軌、橫蕩運動滑軌、升沉桿、縱向運動滑車、橫向運動滑車、橫蕩彈簧預緊力裝置、縱蕩彈簧預緊力裝置、橫蕩傳感器、縱蕩傳感器、線位移傳感器，縱向運動滑車安裝在縱蕩運動滑軌上，橫向運動滑車安裝在橫蕩運動滑軌上，所述的橫蕩運動滑軌、橫蕩運動滑軌、橫向運動滑車均有兩個，兩個縱蕩運動滑軌上下布置、安裝在兩個橫向運動滑車之間，兩個橫蕩運動滑軌通過兩根桿組成四邊形結構，升沉桿安裝在縱向運動滑車上、其端點位于被測海洋結構物重心并與被測海洋結構物相連，橫蕩彈簧預緊力裝置包括安裝在桿上的彈簧和繩，縱蕩彈簧預緊力裝置包括安裝在橫蕩運動滑軌上的彈簧和繩，橫蕩彈簧預緊力裝置連接橫向運動滑車，縱蕩彈簧預緊力裝置連接縱向運動滑車，橫向運動滑車安裝橫蕩傳感器，縱向運動滑車安裝縱蕩傳感器，升沉桿上安裝線位移傳感器。2.根據權利要求I所述的船舶海洋結構物運...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭春雨，趙曉東，趙大剛，周廣利，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：實用新型
國別省市：